利用基于模型的系统工程打造下一代重型移动装备与机械
基于模型的系统工程 (MBSE) 正在革新重型移动机械与装备的开发模式，提升协作效率、优化开发流程并激发创新潜能
3DEXPERIENCE 平台有望通过一体化平台的方式，推动数字化工程目标的实现，并优化产品工程流程。
创新以提升：超越传统工程的未来
重型移动机械与装备行业正在经历一场重大变革，随着能够自主运行而无需人工干预的自动化机械、车辆和装备的兴起，行业对强大的控制系统和精密传感器的需求日益增加。从液压和化石燃料驱动的机器转向电力驱动的备选方案不仅效率更高，而且更环保。此外，氢燃料电池和先进电池技术等备选能源的应用，从根本上改变了重型装备行业的格局。这些进步给产品开发方式带来了深刻变革，因为软件与人工智能 (AI) 的集成带来了一定程度的复杂性，而传统方法难以应对。
基于模型的系统工程的力量
基于模型的系统工程（MBSE）通过为产品开发提供一体化的框架，直接应对这些挑战。MBSE 的主要优势之一是增强跨不同的工程领域之间的协作。通过使用共享的系统级模型，MBSE 促进了团队之间的有效沟通，降低了误解和错误的风险。这种协作环境对于管理各个子系统之间的复杂交互至关重要。
此外，MBSE 能够确保整个开发流程中对需求、设计决策和测试结果的可追溯性。这种可追溯性对于合规性至关重要，并有助于团队了解系统某一部分的变更对整体产品的影响。此外，MBSE 还通过在开发流程的早期使用模型来仿真和分析系统行为，促进更有效的风险管理。这种前瞻性的方法有助于在潜在问题升级为成本高昂的问题之前，识别它们并降低风险。
效率是 MBSE 的另一个显著优势。使用中央模型减少了对冗余文档和手动更新的需求，简化了开发流程，并使团队能够专注于创新和质量。MBSE 方法具有高度可扩展性，适用于不同规模和复杂程度的项目。随着重型机械市场的发展和项目范围的扩大，这种可扩展性尤为有益。
MBSE 支持集成 AI 和其他先进技术，通过提供结构化方法来管理复杂性。这确保了 AI 驱动的功能稳健、可靠，并无缝集成到整个系统中。
通过基于模型的系统工程实现产品开发的整体化方法
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常见问题答疑
基于模型的系统工程 (MBSE) 是一种系统工程方法，它使用模型来表示系统设计、流程和行为，而非依赖传统的基于文档的方法。它集成了各种工程学科，允许对整个系统进行一体化、可视化的表示。MBSE 通常包括：
- 创建数字模型，它们表示系统的不同方面（需求、架构、设计、分析和测试）。
- 对这些模型进行仿真和验证，以确保它们满足系统需求和性能标准。
- 通过中央模型在团队间达成共同理解并开展协作，从而更快地做出决策、更早地发现问题以及更好地实现需求可追溯性。
MBSE 的三大支柱是：
- 建模:创建并维护系统的数字模型，其中包括组件、功能、接口以及它们之间的相互关系。该模型在系统的整个生命周期中不断演进。
- 仿真：使用模型运行仿真，以测试系统在不同条件下的行为。这有助于在设计过程的早期发现问题。
- 协作：通过同一个系统模型促进不同团队和学科之间的有效沟通与协作，使各方保持目标一致并减少错误。
- 敏捷开发是一种软件开发方法论，侧重于迭代开发、灵活性和协作。它强调通过持续的反馈在项目中实现小规模的渐进式改进。另一方面，
- MBSE 是一种系统工程方法，它使用模型来表示和管理复杂系统。其范围更广，更侧重于整个系统从概念设计到制造和运营的全生命周期。
两者的主要区别体现在范围和应用领域：
- 敏捷开发侧重于软件开发和迭代推进，通常用于灵活性至关重要的项目。
- MBSE 适用于更广泛的系统设计流程，专注于复杂产品，并确保所有工程学科在整个产品生命周期内保持协同一致。
重型装备制造商应考虑采用 MBSE，原因如下：
- 提升产品质量：通过在制作物理原型之前使用模型对设计进行仿真和验证，MBSE 有助于在设计流程的早期识别并纠正问题，从而减少制造过程中成本高昂的错误。
- 管理复杂性：重型装备系统通常较为复杂，包含许多相互依赖的组件。MBSE 通过创建清晰的系统集成模型来帮助管理这种复杂性。
- 缩短上市时间：通过优化设计和验证流程，MBSE 可以加快产品开发速度，从而缩短上市时间。
- 协作与可追溯性：MBSE 加强了团队（机械、电气、软件等）之间的协作，并提供从需求到最终产品的全程可追溯性，确保所有利益相关方保持一致。
- 生命周期管理：MBSE 支持产品的整个生命周期，从初始概念到制造、维护直至生命周期结束，确保实现长期运营目标。
达索系统提供了一套综合全面的 MBSE 工具，这些工具在产品生命周期内实现集成，以支持复杂系统的设计、仿真和验证。
达索系统 3DEXPERIENCE 平台中的关键 MBSE 工具包括：
CATIA Magic：CATIA Magic 是达索系统基于模型的系统工程 (MBSE) 工具，基于 SysML 构建，用于系统架构设计与验证。它支持需求可追溯性、跨团队协作，并符合 ISO 26262 和 DO-178C 等行业标准，理想适用于航空航天、汽车和工业装备行业的复杂多学科系统。通过集成在 3DEXPERIENCE 平台中，可确保需求与设计无缝对接，并支持数字孪生开发。
Dymola：Dymola（动态建模实验室 (Dynamic Modeling Laboratory)）是一个完整的工具，用于对集成和复杂系统进行建模和仿真，适用于汽车、航空航天、机器人、流程等其他应用。借助 Dymola 领先的 Modelica 建模语言和仿真技术，可快速解决复杂的多学科系统建模与分析问题。Dymola 提供了涵盖模型创建、测试、仿真和后处理的完整环境。
ControlBuild：ControlBuild 是一款专门用于设计和集成测试的开发工具。对软件规格进行建模，创建分解结构，并设计功能行为。定义硬件架构，在 PLC/ECU 上映射控制功能，在 IO 卡和网络上分配接口。为主要的 PLC/DCS 或 RT 控制器（包括铁路安全认证软件）生成源代码，并为供应商设计规格说明和 CD。